软体机器人这些部分由多个部分组成，可折叠成扁平圆盘，延伸成圆柱体。图片来源：普林斯顿大学
科技日报记者 张梦然
普林斯顿大学和北卡罗来纳州立大学的工程师将古代折纸技术与现代材料科学相结合，创造了一个可以轻松穿过迷宫的软机器人。研究人员在最新一期《国家科学院杂志》上描述了他们用模块化圆柱形部件创建机器人的过程。
软机器人的转向一直具有挑战性，因为传统的转向设备会增加机器人的刚性，降低机器人的灵活性。新设计将转向系统直接内置在机器人体内，克服了这些问题。模块化软机器人的概念也使人们能够进一步了解未来可生长、可修复和可开发的新功能。
新创建的机器人具有在移动过程中组装和拆分的能力，使其能够作为单个机器人和群体工作。它的每个部分都是一个独立的单元，可以根据命令相互通信和组装，也可以很容易地分离，然后用磁铁连接。
研究人员用被称为克雷斯林图案的折纸形状的圆柱形部分建造了这个机器人。该图案允许每个片段扭曲成一个扁平的圆盘，并扩展回圆柱体。这种扭转和伸展运动是机器人爬行和改变方向能力的基础。机器人可以通过折叠圆柱体的一部分来改变方向。
这项工作最具挑战性的是开发一种机制来驱动和操纵机器人的弯曲和折叠运动。研究人员在加热过程中使用了两种不同反应的材料：液晶弹性体（加热时收缩）和聚酰亚胺（加热时膨胀），并沿克雷斯林图案的折痕组合成细条。银纳米线制成的可拉伸加热器安装在每个折叠处。纳米线加热器上的电流加热控制条由于热膨胀系数不同而变形，导致折叠。研究人员可以通过调整电流和控制条，准确控制折叠和弯曲，驱动机器人精确移动和转向。